Tải bản đầy đủ (.pdf) (38 trang)

ứng dụng phương pháp bậc tôpô trong nghiệm tuần hoàn của phương trình vi phân, kết luận

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.2 MB, 38 trang )

CHUaNG 2

NGHlltM TUAN HoAN CUA PHUONG TRINH
VI PHAN TmJONG
2.1. Dfnh ly chinh :
La"y 1=[0, 1], va f: I x RD~ RD,

thoa nhii'ng di~u ki~n caratheodory, va ky hi~u x la chu§:nEuclide cua
I

I

x E RD,va (x, y) la tich va htidng cua x va y.
Trong chtiang nay, chung ta se chung minh st! t6n tC;iinghi~m cho bai
tmin.
(2.1)

x1(t)= f(t,x(t))

, tEl

{ x(o) = x (1)

nhii'ng nghi~m nay se dtiqc gQila 1 tu~n hoan.
Chung ta ky hi~u X la khang gian con cua C (1, RD)ma nhung ph~n
tll'cua no thoa di~u ki~n thu hai trong (2.1) vdi chu§:nd~u thtiong dung la
Ixl

0

= maxlx(t)\


tEl

'

Z =L 1 (I, RD),vdi chu§:nthtiong dung la
IIxiiI

= fixet)ldt
I

va domL la khang gian con cua X, ma nhung ph~n tii' cua no la lien t\lC
tuy~t dot
Anh x~ L va N l~n ltiqt dtiQCxac dinh tren domL va X, bdi
(L.x)(t)

= x'(t),

(Nx) (t)

=f(t, x(t))

Vdi tEl, thl L va N la'ynhung gia tri trong Z, va bai loan (2.1) ttiang
duang vdi vi~c giai phuong trlnh thu gQn
Lx = Nx

25


ngoai fa, tll slj ma ta trong chuang 1,


= {x E dam

KerL

IrnL

d

= {z EZ

day Px

L : xCi) = x(o), Vt E I}

: fZ(I)dl

= x(o),

Qx

= ImP

=o} = KerQ

= fz(t)dt
I

VI the'L la anh x']. Fredholm vdi chi sO'zero va do tinh chat 1.5, ta co
N la L - hoan loan lien tl;lCtrong X.
Ta c~n m(>tb6 d€ d€ chung minh slj t6n t'].inghi~m.

B6 d~ 2.1 :

Cho r > 0 va V E Cl(Rn, R), thoa man
V' (x) * 0, vdi x
I

I

=r

?

d day V' la gradient cua V, va Iffy
G :X

(Gx) (t)
va H

=L -

Z, duQcxac dinh bdi

~

=-

V' (x(t)),

tEl


G, vdi X, Z va L duQCxac dinh nhutren.

Thl H E CL(B(r)) va !DL(H,B(r))! =\Do(V',B(r))\
Chung minh
Ta xet anh x'].
H :XxI~Z
(x, A) H Lx - AGX- (1 - A) QGx
Vdi Q duQc xac dtnh d ireD.
Thl H la L - hoan toaD lien tl;lcireD X x I.
Ne'u (x, A) E X x I, saG cho H (x, A) =0, thl x la lien wc tuy~t d6i 1 - tu~n

hoan va

26


(2.2)x'(t)=-

AV'(X(t))-(l-A)fV'(X(S))ds,
I

'\itEI

Do do x' lien wc tren I va liy tich vo huang hai v~ (2.2) vai x'(t),
tich phan tren I va dung Hnhchit 1 - tu~n ho~mcua x, ta duQc.
fix' (012dt = 0
I
Vi v~y x(t)
x'(o)


=x(o),

'\it E I, bdi vi

= -AV'(x(o))-

(1- A)fV'(x(s))ds
I

Bdi (2.2), x(o) thoa phudng trlnh V'(x(o))

=0

f)i~u nay guy ra ding
\xlo

= Ix(o)\"*

r

Theo tinh chit bit bi~n d6ng luau cua ly thuy~t b~c, ta co :
DL(H,B(r))

= DL(H(.,l),B(r)) = DL(H(.,O), B(r))
= DL(L - QG,B(r))

Nhung QG : X ~ ImQ, vai

z= ImL~ImQ
Vi v~y, bdi tinh chit (1.13), ta co

\DL(L - QG,B(r))1 = \Do(-QGKerL,B(r)nKerL)1
=IDo(V',B(r))!

d

day B(r) duQc ky hi~u qua c~u tam 0, ban kinh r. B6 d~ duQc

chung minh.
Bay giC1ta chung minh dinh ly chinh cua chudng.
Binh Iy 2.2.
Gia sa ding nhung di~u ki~n sail day xay ra

27


(i) co mQt V E C1 (Rn, R+), vdi :
Vex) ~ + 00, ne'u

I

x

I

~

00

va a ELI (I, R+), thoa man


s aCt)

(2.3) (V' (x),f(t,x»)

Vdi mQi x ERn, mQi tEl
(ii) T6n t~i r > 0 va W E C1 (Rn \ B(r), R), sao cho
(V' (x), w' (x» > 0
VdimQix,

Ixl ~r,va

(2.4) f(W'( x(t)),f( t,x(t)))dt
I

s0

Vdi mQi anh x~ lien tl,lctuy~t d6i 1 - tugn hoan
x : I ~ Rll, vdi minlx(t)1~ r
tel
Thl bai toan (2.1) co it nha't IDQtnghi~ID

ChUng mink

.

Ta mu6n ap dl,lngdinh 19 (1.17) vdi
F

=L -


N va H = L - G

nhtt trong b6 d~ (2.1) va tinh cha't cQng tinh, cling vdi V' (x)
x E Rn vdi

I

x ~r
I

"*

0, cho IDQi

.

H eCL(B(p») vdi mQip ~ r
£)gu tien chung ta chI ra ding nhii'ng nghi~m 1 - tugn hoan cua hQ
nhii'ng phu'dng trlnh.
x' (t)

=-

(1 - A) V' (x(t» + Af (t, x(t», tEl,

AE10,1[ la mQt ti~n bi

ch~n.
Ne'u di~u nay kh6ng Kay fa, se co mQt day (An)nEN*vdi An E ]O,l[


28


va mQt day

(xn)n EN*, vdi IXnlo2 n va xn la mQtnghi~m 1 - tu~n hoan cua

(2.5): x~(t)=-(l-An)V'(Xn(t))+Anf(t,xn(t)),

tEl, n EN*

Ngoai fa, vdi m6i tEl, n E N*, dung di~u ki~n (i)
(d/dt) V (Xn(t))=(V'(Xn(t)),X~(t))
= -(1- An).IV'(xn (t))12+ An(V' (Xn(t)), f( t, xn (t))) :s;aCt)
Md fQng Xnva a fa R bdi 1 - tu~n llOan, ta du'Qc vdi m6i T E R va
m6i t E [T, T + 1]
v( xn (t)):S;V(xn (T)) + Jf
r a(s)ds
Do tinh 1 - tu~n hoan cua Xn,di~u nay suy fa ding
(2.6)

max V( Xn(t)) :s;mill V( xn (t)) + Ilal!l
tEl
tEl

Bay giO, n€u tn E I sao cho
\Xn (tn)1 = maxlxn (t)1= \Xnl 2 n

tEl


0

Ta co
max V(Xn(t)) 2 V(xn (tn))
tEl
va bdi di~u ki~n (i)
V(Xn(tn))~oo

n€u n ~oo.

Ngoai fa bdi (2.6)
mill V(xn(t))~
tEl

00 n€u n ~ 00

Hoan loan tu'dng tt,I'suy fa ding
minlxn(t)1 ~ 00ne"u n ~ 00
tEl

29


La'y nl E N* sao cho, voi m6i n ~ nl
minlxn (t)j ~ r
tEl
Bi~u sail duQc suy ra tti' (2.5)
(d / dt)W( xn (t)) = -(1- An)(V'(xn(t)),W'( xn(t))) + An(f( t,xn (t)),W,(xn(t)))

Va VIv~y, bdi tinh 1 - tuftn hoan cua Xn,va voi n ~ nl, ta suy ra tti'

(ii)
0 = -(1- An) f(V'( xn (t)),W'(xn (t)))dt + An J(f(t,xn(t)), W'(xn (t)))dt < 0
I
I
di~u nay mall thu~n.
VI v~y nhG'ng nghi~m cua hQ nhG'ngphuong trlnh 1a ti~n bi ch~n, vOi
ti~n bi ch~n duQc ky hi~u bdi p. Chung ta co th€ chQn p sao chop ~ r.

Bay gio dung b6 d~ (2.1), gia dinh (i) va tinh cha't (1.15), chung ta co
IDL(H,B(p))!

= IDo(V', V(p)~ = 1

Va bdi dinh 1y (1.17), dinh 1y duQc chung minh.
Binb Iy 2.2' :
Gia sa nhG'ng di~u ki~n san day Kay ra
(i') T6n t~i V cl (Rn, Rr), voi
Vex) ~ + 00 ne'u

Va a

I

x

I

~

00


ELl (I, R+) sao cho

(2.3') (V' (x), f(t, x)) ~ -aCt)
voi mQi x ERn, mQi tEl
(ii') T6n t~i r > 0 va W E Cl (Rn\B(r), R), saG cho
.

(V'(x), Wi(x)) > 0-, voi mQi x, Ix! ~rva

30


(2.4')

f(W'(x(t)),f(t,x(t)))dt?::
I

0

Vai mQi X : 1 ~ Rn lien t~c tuy~t d6i 1 - tuftn hO~lllvai minlx(t)l?::r.
tEl
ChUng minh
D6i bi~n, bftng cach d~t t = 1 - T
Vai mQi tEl

co TEL

Luc niiy(2.3')
(2.3 ')


vii (2.4') trd thiinh

(- V'(x(1- T)),f(l- T,x(l- T)))?::-a(l- T)
~

(2.4 )

(V'(x(1- T)),f(l- T,x(l- T))) ~ a(l- T)

SI( -W'(x(1-

T)), f(l- T, x(l- T))) d(1- T) ?::0

Bftng cach d6i bi~n mQt Iftnnua 1 - T = 't
Ta co (2.3') vii (2.4') trd thiinh
(V'(x('t) ),f( 't,x( 't))) ~ a('t)
f(W'(X('t)),f('t,X('t))}t't ~ 0
I
Ap d~ng dinh 19 (2.2), dinh 19 duQc chung minh.
2.2.

Ung

d\lng cua dinh Iy 2.2.

Trong phftn niiy, chung ta se cho mQt viii ung d~ng thu vi cua djnh 19
2.2, vai sl;l'll;l'achQn d~c bi~t. Ung d~ng dftu lien Iii cho phuong trinh vo
huang (n = I).


H~ qua 2.1 :

Gia sa n = 1 vii a.e tEl,

f(t,.) Iii khong tang. Thl biii loan (2.1) co
00

mQt nghi~m n~u vii chi n~u t5n t~i y E L (I, R) sao cho

31


(2.7)

J f( t,y(t) )dt = 0
I

Chung minh
* Di~u kit%nc~n :
Ta Iffy Y Hi mQt nghit%mcua (2.1), suy fa

Jf( t,yet))dt = Jy' (t)dt = y(l) - yea) = 0
I

I

* Di~u kit%ndu :
VI f(t,.) la khong tang nen ta co, voi mQi x E R va a.e tEl,
xf(t,x) ~ x f(t,O) ~ \f(t,O)I.(lxl + 1)


Do do di~u kit%n(i) cua dinh ly (2.2) thoa man voi

V(x)

aCt)= f(t, 0)
I

=G)

(

1

( ul

1-1

+1) du

I.

Bdi VI Vex) ~ +

00

ne'u x
I

I


~

00

Va a ELI (I, R+), saG cho
(V' (x),f(t, x)) = x(\xl + 1)-I.f(t, x)
= (Ix!+ lr1 x f(t,x)
~ (lx\+ lr1\f(t,0)1.(lx\

+ 1)

~ \f(t,o)1 = aCt)

Ta Iffy x E domL la ph~n tii'tily Y saG cho :
minlx(t)1~ Ilyll = f
tel

32


Dung tinh don di~u khong tang cua f(t,.), ta co a.e tEl,
x(t) . f(t, x(t))

s x(t) . f(t, yet))

Suy fa

f X(t).f(x(t)1t, x(t») dt s
I


I

f x(t)

I Ix(t)!

.f( t, yet) )dt

S:I: ff(t,y(t))dt=O
I
2

1 x
Nhu'ng la'y w(x)

= 2 12

--

1

u 2 du

x
W'(x)

=~

Suy fa


WEe

1

(R \B(r), R)

It 1:(°,vdi

.Ix I ~r

Va Jw'(
x( t) );f(t, x(t) )dt = IJ1:~:~l"f(
I

t,x(tJ)dt,;;

V'(x).

W'(x) = (Ixl+

Vdi x : I

~

0

R lien tl;lctuy~t d6i 1 - tu~n ho~m.VI v~y di~u ki~n (ii)

cua dinh ly (2.2) xay fa, theo dinh ly nay, h~ qua du'Qcchang minh.

H~ qua 2.1' :

Gia sa n = 1 va a.e tEl, f (t,.) la khong giam. Thl bai tmln (2.1) co
00

mQt nghi~m ne'u va chI t6n t~i y E L (1, R) sao cho
(2.7')

ff(t,y(t»)dt=O
I

-

33


Chung minh
* Di6u ki~n cftn :
Ta la'y y la mQt nghi~m cua (2.1), suy fa
Jf(t,y(t»)dt=
I

Jy'(t)dt=y(1)-y(O)=O
I

* Di6u ki~n du :
Vi f(t,.) la khong giam, nen ta co, vdi m6i x E R va a.e t E I,
x.f(t,x) ~ x f(t, 0) ~ - \f(t,O)I(lx!+ 1)

Do do di6u ki~n (i') cua dinh ly (2.2') thoa man, vdi

-1
1

Vex)

~2

!

= (2) r l u2 + 1J

Bdi vi Vex) ~ +

00

du. aCt) = !f(t,O)1

ne'u x
I

I

~

00

va a ELI (I, R+)

Sao cho :
(V' (x),f(t,x») = x(lxl+ lr1f(t,x)

= (Ix! + 1)-lXf(t,x) ~ (lxl+ lr1[-\f(t,O)I(lxl + 1)]
~ -\f(t,O)\

= -aCt)

Ta la'y x E domL la phftn tii'tily Y sao cho
Minlx(t)1 ~ Ilylloo= f

Ta dung tinh don di~u khong giam cua f(t,.), a.e t E I,
xCi) . f(t, xCi»~~ xCi) f(t, yet)

34


Suy ra
f(t,y(t))dt
J X(t).f(t,X(t))dt;::: JX(t)
IX(t)1
IX(t)1
I

I

I

;::::tJf(t,y(t))dt=O
I

1 x2
Nhu'ng la'y W(x)


_!

=2 £2 u

W' (x)

2du

= x(t)
IX(t)1

1

Suy ra WEe

V' (X)

Vii

(R\B(r), R)

r

. W' (X) = x(lxl+ 1

11~ > 0, vdi

I


x

I

;?:

r

JW'(x(t)).f(t,x(t))dt
= J1:i:~I.f(t'X(t))dt
z 0,
I
I
-

Vdi x : I

~

R lien t~c tuy<%td6i 1 - tuftn hoan. Do do di~u ki<%n
(ii')

cua dinh ly (2.2') thoa man, ap d~ng dinh ly nay, h<%
qua du'Qcchung minh,
H~ qua 2.2 :
Gia stt t6n t(;l.ir > 0 va a E Ll (1, R+), sao cho
(2,8)

(x, f(t, x)) ~ aCt) (lx12+ 1), a.e t EI


Vdi mQi x E Rll, va
(2.9)

J(X(t),f(t,x(t)))dt~O
I

, vdi mQi x E domL

minlx(t)l;::: r
teI
Thl bai loan (2.1) co it nha't mQt nghi<%m

35


Chung minh
2

1 xl
(u+ 1) 1du,
Lay Vex) = -~:
2t
,.:'

W(x) =-

x
11

2


2

Suy fa

(

2

-1

)

V'(x) = x Ixl + 1

,

Ta ki~m tra di8u ki~n (i) va (ii)

W'(x) = x

cua dinh

(2.2).

1y

Ta c6 V E C1 (Rn, R;.), vdi
Vex) ~ +


(V'(x), f(t, x)) = (x(lxl2

00

ne'u

I

x

I

~

00

+ It,f(I,X))

~ a(t{lxI2 + 1)(lxl2 + 1)-1 = aCt)
Vdi mQi x E Rn, a.e tEL
Do d6 di8u ki~n (i) cua dinh 1y (2.2) thoa man:

M~tkhac

W E C1(Rn\B(r), R)

(V'(x), W'(x)) = (x(JxI2+It,~

>0


V di mQi x, x 12 f , va
I

f(W'( x(t) ),f( t,x(t) ))dt = J(X(t),f( t,x(t) ))dt ~ 0
I
I
V di mQi x E domL
minlx(t)12 r
tel
Do d6 di8u ki~n (ii) cua dinh 1y (2.2) thoa man.

36


V~y bai tmin (2.1) co it nha't mQt nghi~m
H~ qua 2.2' :
Gia su t6n tq.ir > 0 va a ELI (I, R+), sao cho
(2.8') (Xf(t,X))2-a(t)(lxI2

+1), a.et E1, va mQi x ERn, va

(2.9') f(X(t),f(t,x(0))dt20,
I

vdi mQi x E domL
minjx( 012 r
tel

Thl bai tmin (2.1) co it nha't mQt nghi~m
Chung minh

1

,2
, W(x) = ~
2

La'y Vex) = - x (u +1)-ldu
2

i

12

I

Suy ra V' (x) = x(!xj2+ 1)-1 , W'(x)

=x

Ta se ki~m tra di~u ki~n (i') va (ii') cua dinh ly (2.2').
Ta co V E C1(Rn,R+), vdi
Vex) ~ +

00

,

n6u x I ~
I


00

(V'Cx),f(t, x)) = ( x(lxl2 + 0-1 ,fCI,X)) ~ -aCtJ(lxI2 + 1)(jxj2 +
2-

aCt)

a.e t E I va mQix ERn.

Do do di~u ki~n (i') cua dinh 1y (2.2') thoa man.
M~t khac

W E C1 (Rn \ B(r), R)

(V'(x), W'(x» =

(x(lxI2+ It ,X)>0
37

r


Voi mQi x, x 12 r
I

Va f(W'(x(t)),f(t,x(t))}it = f(X(t),f(t,X(t)))dt 2 0
I
I
Voi mQi x E domL, minlx(t)12 r
tel

Do do di~u ki~n (ii') cua dinh 1y (2.2') thoa man.
V~y bai tmin (2.1) co it nha't mQt nghi~m.

H~ qua 2.3:
Gia sa co r > 0 sao cho
(2.10)

Voi x
I

(x, f(t, x)) ~ 0,

a.e tEl

va mQi x E Rn

=r

I

Thl bai tmin (2.1) co it nha't mQt nghi~m
ChUng minh

Ta dinh nghIa
g : 1 x Rn
get, x)

g(t, x)

R 0, bdi


~

= f(t, x)

neu

I

x ~ r,
I

= + -1:1)x+r(t'I:10,
neu

I

x

I

;::

r

Bdi sl,txay dl,tng tren, g cling thoa nhii'ng di~u ki~n caratheodory nhtt
f va trung voi f tren x ~ r.
I

I


Ngoai fa, neu a ELI (I, R+) thoa man.
I

f(t, x) ~ aCt), a.e tEl
I

(x, g(t,x))

va mQi x ERn, ydi x ~ r, thl
I

I

~ aCt) (lxf + 1), vdi mQi x E Ro, a. et E I.

Do do di~u ki~n (2.8) cua h~ qua (2.2) thoa man cho g

38


Neu x E domL thoa man minlx(t)1~ r.
tel
Taco
(2.11)
(x(t),g( t,x(t»))

= -( 1-lx~t)Jlx(tf
~- 1-~


(

Ix(t)!J

+ ( x(t), f( 1, Ix~t)1

X(t)]

J

lx(t)12~O

La'y tich phan tren I, di~u ki~n (2.9) ~ua h~ qua (2.2) thoa man cho g
va bai loan.
(2.12)

x1(t) = g(t,x(t») ,t EI

{ x(o) = x(1)
Co it nha't mQt nghi~m. Ta chung minh nghi~m x nay thoa man
Ix(t)\~ r ,tEl

Neu chung minh duQcdi~u ki~n nay, thl nghi~m cua (2.12) cling la
nghi~m cua (2.1).
.

Neil x la mQtnghi~m cua (2.12), thl bai (2.11)
Ta co a.e tEl sac cho x (t) > r
I


(2.13)

G)(d/

I

dtJlx(tJl2 = (x(tJ,g{ t,x(t)))

~_

(

1- ~

Ix(t)1)

lx(t)12~ 0

Do do nghi~m nay khong th~ la 1 - tuftn bean va thoa man x (t) >
r vdi ffiQitEL Suy ra co mQt t' E I thoa man x (t') ~ r .
I

I

I

I

Neu ba't d£ng thuc tren khong xay ra vdi mQi t' E I, co t" E I, t":;et'
ma Ix (t") I> r.


39


Md fQng x vdi 1 - tugn hO~lllfa mQt anh x~ lien wc tfen R, ta co th€
gilt sli' ding t" E [t', t'+l].
Bdi tinh lien tt;1c,co mQt khoang md ]ti, t2[ c ] t', t' + 1 [ thoa man
t" E ] ti, t2 [, x(t) I> f, vdi t E ] tl, t2[ va I x(tl) I
I

=

I

X(t2)

I

=r

nhung (2.13) suy ra
I

X(tl)

>

I

I


X(t2)

I

mati thu~n

V~y

I

x(t)

I

::; r, mQi t E I, h~ qua duQc chung minh

H~ qua 2.3' :
Gia sli't6n t~i r > 0 sao cho
(2.10')

(x, f(t, x));::: 0

a.e t E I va mQi x E RDvdi

I

x

I


=r

Thl bai loan (2.1) co it nhfft mQtnghi~m
Chung minh

Ta dinh nghla

K: I x RD-+ RD
f(t,x) ,

get, x)

=

~

ne'u Ix!::;r

r

r

ne'u Ixl;:::r

( I-Ix! ) x+f ( t,!x( J ,

Bdi s1;1'xay d1;1'ngnhu tren, g cling thoa man nhii'ng di~u ki~n
Caratheodory nhuf va trung vdi f tren x ::;r
I


Ne'u a E Ll(I, 14) thoa man

I

f(t, x)

I

I

;:::

- aCt)

a.e t E I va mQi x E RD~vdi

I

x I::;r, thl

(x,g(t,x));::: -a(t{lxI2 + 1), vdi mQi x E RD,a.e tEl

40


Do do di~u ki~n (2.8') cua h~ qua (2.3') thoa man cho g. Ne'u
x E domL thoa man
minlx(t)12 r
tel


Ta co
(2.11')

(x(tJ,g( t,x(tJ)) = (1-lx~t)I)X(tJI2 + ( X(tJ,r(
2

(

1-~

x(t) )

t, Ix~tJI X(t))

J

lx(t)1220

La'y tich phan tren I, di~u ki~n (2.9') cua h~ qua (2.3') thoa man cho
g va bai loan.
(2.12')

X'(t) = g(t,x(t))

,tEl

{ x(o) = x(1)
co it nha't mQt nghi~m.


Ta chung minh nghi~m x nay thoa man x(t) ~ r , tEL Ne'u chung
minh dl1qcdi~u nay, thl nghi~m cua (2.12') cling la nghi~m cua (2.1), di~u
nay se k€t thuc dl1qcchung minh.
I

I

Ne'u x Ia mQt nghi~m cua (2.12'), thl bdi (2.11') ta co a.e tEl
cho x(t) > r.
(2.13 ')

G)( d I dt~x(t)12 =(x(t),g(

t,x(t))) ~ (1-lx~t)I)X(t)12

sao

>0

Do do nghi~m tren khong th~ Ia 1 - tu§n hoan va thoa man x(t) I> r
vdi mQitEL Tdi day chung minh hoan loan tu'dngtv nhl1h~ qua (2.3).
I

H~ qua da dl1qcchung minh.

41


2.3 Dng d~ng cho nhilng ham Vectd.
Ta se cho d day mQtung d\lng cua dinh ly (2.3) de'n phudng phap cua

nhung ham co huang.
Gia sa f thoa man nhung di~u kit%nduQcma ta d phgn dinh ly chinh
Binh nghla 2.1.
V E Cl (Rn,R) duQcgQila mQtham huang (ng~t) cho phudng trlnh
(2.14)

x'

=f(t, x)

ne'u t6n t~i r > 0 saD cho a.e t E I va mQi x E Rll vai

(2.15)

I

x ~ r ta co
I

(V' (x), f(t,x)) ~ 0 « 0).

Chung ta se chung to s\!'t6n t~i cua mQtham co huang thoa man mQt
vai di~u kit%nb6 sung, thl suy ra s\!'t6n t~i cua mQtnghit%m1 - tugn hoan
Tinh cha't 2.1:
Gia sa phudng trlnh (2.14) co mQtham co huang V thoa man
V' (x) :f=0 vai

I

x ~r

I

Va
(2. 16)

Vex) ~ +

00

ne'u x
I

I

~

00

thl bai loan (2. 1) co it nha'"tmQt nghit%m
Chung minh
Bdi nhung di~u kit%ncaratheodory va tinh lien t\lC cua V' t6n t~i
a E L 1(1,R+) saD cho a.e t E I va mQi x vai x ~ r
I

I

Ta co
I

V' (x) 1.1 f(t, x) ~ aCt).


~~tkhac,dung(2.15)
Ta co a.e t E I va mQi x E RD

(V' (x), f(t, x» ~ aCt).
Do do di~u kit%n(i) cua dinh ly (2.2) thoa man, vai nhung anh x~
V va a vila duQcxac dinh nhutren.

42


N6u x E domL thoa man mill x(t) 12 r
I

tEl

dung (2. 15), ta co a.e tEl
(V'(x(t)), f(t,x(t))) ~ 0,
Suy ra f(V'X(t)),f(t,X(t)}lt~O,
I
L1y w(x)

= Vex), suy ra

f(W'(x(t)),f(t,x(t)))dt~O
I

va (V'(x),W'(x))>O,

nhu v~y, di~u ki~n (ii) cua dinh ly (2.2) xay fa, vai r duQc giai thi~u trong

dinh nghla. Do do theo bai tmln (2.3), tinh ch1t duQc chung minh.
Tinh cha't 2.1'. Gia sli' ding phudng trlnh (2. 14) co mQt ham co
huang V thoa man.
V' (x) :;to
0 vai

(2.17) Vex)

~

-

n6u x

00

I

I

~

I

x 2r
I

00

thl bai tmln (2.1) co it nha'tmQtnghi~m

ChUng minh

La'y W(x)

=-

Vex), X ERn, thl W'(X)

=-

V'(X) :;to0, cho mQi x E Rn

~.

VOl X >
- r,
I

I

W(x) ~ +

Va

00

n6u

I


x

I

~

00

(W(X), f (t, X))2 0,

a.e tEl

mQi x E Ril

I

x 12 r lam nhu trong chung minh cua tinh

cha't 2.1.

Ta co

(W' (x), f(t,x)) 2 - aCt),
a.e tEl

mQi x E Ril va a ELI (I, R+), va
f(W'(~(t))f( t,x(t) ))dt 2 0,
I

43



Vai mQix E domL, mill x (t) ~ r. Dung dinh 192.2'
I

I

Chung ta co, bai tmin (2.1) co it nhclt m(>tnghi~m
fJtnh nghia 2.2:
V E C1(Rll, R) gQi la m(>tham g~n co huang cho phuong trlnh
(2.18)

x'

=f(t,

x),

neu t6n t~i r > 0 sao cho, a.e t E I va mQi x E Rfivai

I

x ~ r ta co
I

(V' (x), f(t, x))~ O.

(2. 19)

Tinh cha't 2.2 : Gia stYding phuong trlnh (2.18) co m(>tham g6m co

huang V,thoa man
V' (x) :;t0 vai

I

x ~r
I

Va
(2.20)

Vex) ~

+

00

neu x
I

I

~

00

Thl bai tmin (2.1) co it nhclt m(>tnghi~m
Chung minh

Bdi nhung di~u ki~n Caratheodory va tinh lien we cua V' t6n t~i

a ELI (I, R+) sao cho, a.e t E I, mQi x, vai x :::;r chung ta co,
I

I

V' (x)

1.1

I

f (t, x) ~ - aCt),
I

ngoai ra dung (2.19) (V'(x), f(t, x) ~ 0 chung ta co a.e t E I va mQi x E Rll,
(V' (x), f (t, x)) ~ - aCt)

do do di~u ki~n (i') cua dinh 19(2.2') xay fa. Vai nhung anh x~ V va a. vila
xac dinh d tren.
Bay gio, neu x E domL, thoa man mill x(t) ~ r bdi (2.19), chung ta
I

co, a.e t E I,

(V'(x(t, x(t)) ~ 0
Suy ra

J(V'( x(t)),f( t,x(t) ))dt ~ 0,
I


44

I



×